44. Липолиз триглицеридов в тканях. Окисление глицерина. Биоэнергетика процесса.
С пищей в сутки поступает 70 г ТАГ. Эндогенный синтез ТАГ идёт в: печени, жировой ткани, стенке кишечника. В плазме крови содержится 1-2,3 ммоль/л ТАГ. ТАГ – резервное топливо, которое накапливается в цитоплазме жировых клеток. В состав мембран ТАГ не входят.
При первичном липолизе распад жиров идет до моноацилглицеринов, т.е. полностью не распадается.
Во вторичном липолизе в реакцию всиупают жиры, которые «отложились» в организме ранее. Распад идет до глицерина и ЖК.
Жирные кислоты поступают в кровь и транспортируются в соединении с альбумином к разным органам.
Глицерин поступает в кровь и там превращается в глицерофосфат, который используется в гликолизе или глюконеогенезе.
Активируется процесс тканевой ТАГ-липазой, которая в свою очередь активируется адреналином, СТГ и глюкагоном, а ингибируется инсулином.
Баланс аэробного распада глицерина:
От глицерина до ФГА (фосфоглицериновый альдегид) затрата – 1 АТФ и получение + 3 АТФ (окислительное фосфорилирование).
На втором этапе гликолиза при окислении 1 молекулы ФГА получаем 2 АТФ и 1 НАДН+Н, то есть 2+3=5 АТФ.
Таким образом от глицерина до ПВК получаем (3-1) + 5 = 7АТФ.
Окислительное декарбоксилирование ПВК даёт 3АТФ.
ИТОГО: 7+3+12 = 22АТФ даёт окисление 1 молекулы глицерина в аэробных условиях.
45. Окисление жирных кислот. Внутриклеточная локализация и биоэнергетика процесса. Особенности обмена жирных кислот с нечетным количеством углеродных атомов и ненасыщенных жирных кислот.
Окисление жирных кислот (β-окисление)
Для преобразования энергии, заключенной в жирных кислотах, в энергию связей АТФ существует метаболический путь окисления жирных кислот до СО2 и воды. Этот путь называется β-окисление.
Включает 4 этапа — первая стадия дегидрирования, стадия гидратации, вторая стадия дегидрирования, тиолазная реакция.
Элементарная схема β-окисления
Реакции β-окисления происходят в митохондриях большинства клеток организма (кроме нервных клеток). Для окисления используются жирные кислоты, поступающие из крови или появляющиеся при липолизе собственных внутриклеточных ТАГ.
Расчет энергетического баланса β-окисления линолиевой кислоты.
так как число атомов углерода равно 18, то количество молекул ацетил-S-КоА равно 9. Значит при его окислении в ЦТК образуется 9×12=108 молекул АТФ.
исходя из формулы (n/2 — 1) число циклов β-окисления равно 8. При расчете получаем 8×5=40 молекул АТФ.
в кислоте имеются 2 двойные связи. Следовательно, в двух циклах β-окисления не образуется 2 молекулы ФАДН2, что равноценно потере 4 молекул АТФ.
на активацию жирной кислоты тратятся 2 макроэргические связи.
Таким образом, энергетический выход 108 + 40 — 4 — 2 =142 молекулы АТФ.
Баланс β-окисления пальмитиновой кислоты (С16).
При окислении жирной кислоты, содержащей n углеродных атомов: получается n/2ацетил-КоА, происходит (n/2 –1)циклов β-окисления, так как при окислении бутирил-КоА получаются сразу 2 молекулы ацетил-КоА.
Расчёт для пальмитиновой кислоты: 16/2 = 8 ацетил-КоА, 16/2 –1 = 7 циклов β-окисления, 7*5 = 35, 8*12 = 96, Таким образом, энергетический выход 96 + 35 — 1=130 АТФ.
Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов
Жирные кислоты с нечетным числом углеродов поступают в организм с растительной пищей и морепродуктами. Их окисление происходит по обычному пути до последней реакции, в которой образуется пропионил-SКоА. Суть превращений пропионил-SКоА сводится к его карбоксилированию, изомеризации и образованию сукцинил-SКоА. В этих реакциях участвуют биотин и витамин В12.
Последние реакции окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода
Окисление ненасыщенных жирных кислот
При окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в дополнительных ферментах изомеразах. Эти изомеразы перемещают двойные связи в жирнокислотных остатках из γ— в β—положение и переводят природные двойные связи из цис— в транс-положение.
Читайте также: Как постирать рулонные жалюзи из ткани в домашних условиях
Таким образом, уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и пропускается первая реакция цикла, в которой участвует ФАД.
•Регуляторный фермент – карнитинацилтрансфераза.
•Чем интенсивнее идёт распад АТФ, тем быстрее окисляются жирные кислоты.
•Скорость окисления зависит от доступности субстрата ацил-КоА.
•Окисление активируется в постабсорбтивный период или при длительной физической работе, когда в результате распада жиров в жировой ткани в крови увеличивается концентрация жирных кислот.
Снижение бетта-окисления приводит к: гипогликемии, снижению образования кетоновых тел, повышению свободных ЖК в крови, миастении, миоглобинурии, накоплению липидов в мышцах. Лечат карнитином.
66. Окисление глицерина в тканях. Энергетический эффект этого процесса.
В результате гидролиза жира образуются общие метаболиты: глицерины и ВЖК, окисление которых сопровождается образованием конечных продуктов -воды и углекислого газа -и выделением энергии в форме АТФ. Окисление глицеринов в тканях тесно связано с ГЛИКОЛИЗОМ, в который вовлекаются метаболиты обмена глицерина по следующей схеме:
Т.о. при окислении глицерина образовались конечные продукты:
3. Альфа-КЕТОГЛУТАРАТА АТФ на этапе превращения:
3. 1,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРИНОВОЙ К-ТЫ (СУБСТРАТНОЕФОСФОРИЛИРОВАНИЕ)
4. 2-ФОСФОЕНОЛПИРУВАТА (СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ)
8. СУКЦИНИЛ-КОА (СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ)
67. Биосинтез высших жирных кислот в тканях. Биосинтез жиров в печени и жировой ткани.
Биосинтез ВЖК протекает в ЭПС клеток. Исходным материалом для синтеза заменимых ВЖК является АЦЁТИЛ-КОА.
Условия для биосинтеза ВЖК:
1.Наличие АТФ, СО2, Н2О, НАДФ*Н2, поступающий из ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНОГО пути превращения глюкозы.
2.Наличие специальных белков-переносчиков (HS -АПБ).
3.Наличие специальных ферментов синтеза.
Процесс биосинтеза циклический. Каждый цикл включает в себя 6 этапов. АЦЕТИЛ-КОА используется на первом этапе, как «затравка» синтеза.
Первый этап. Этап образования 3-углеродного соединения — МАЛОНИЛ-КОА.
Второй этап. Этап переноса МАЛОНИЛА и АЦЕТИЛА на специальные белки — HS-АПБ.
Третий этап. Этап конденсации МАЛОНИЛА-АПБ и АЦЕТИЛА-АПБ с участием ТРАНСФЕР АЗЫ — СИНТАЗЫ.
Четвёртый этап. Этап восстановления бета -КЕТОАЦИЛ-АПБ.
Пятый этап. Этап ДЕГИДРАТАЦИИ бета-ГИДРОКСИАЦИЛ-АПБ.
Шестой этап. Этап восстановления ЕНОИЛАЦИЛ-АПБ.
Т.о. завершается 1 цикл синтеза ВЖК образованием масляной кислоты (БУТИРИЛ-АПБ). В дальнейшем последовательно и циклично к 4-углеродному фрагменту будут присоединяться молекулы МАЛОНИЛ-КОА. Для подсчёта количества циклов синтеза ВЖК, подсчёта молекул АТФ, МАЛОНИЛ-КОА можно пользоваться формулой: N/2 — 1, где N-это число углеродных звеньев в молекуле ВЖК. Завершается биосинтез любой ВЖК в тканях ДЕАЦИЛАЗНОЙ реакцией.
Так в организме человека происходит синтез всех заменимых ВЖК — всех предельных и непредельных ВЖК, имеющих одну двойную связь.
51. Холестерол. Его химическое строение, биосинтез и биологическая роль. Причины гиперхолестеринемии.
Холестерин является одноатомным циклическим спиртом, который в тканях легко образует ХОЛЕСТЕРИДЫ. В организм человека поступает в составе пищи и синтезируется г.о. в печени, тонком отделе кишечника и коже.
Биологическая роль холестерина:
1.Структурная. Свободный холестерин является, обязательным структурным компонентом мембран клеток.
2.Метаболическая. Холестерин является предшественником биологически активных веществ: витамина D3,СТЕРОИДНЫХ гормонов (АНДРОГЕНОВ, ЭСТРОГЕНОВ, КОРТИКОИДОВ) При окислении холестерина в печени при участии ЦИТОХРОМА Р-450 образуются желчные кислоты. В свободном виде холестерин транспортируется по организму с помощью транспортных ЛИПОПРОТЕИНОВ крови. Источники холестерина:
1. Пища. За сутки в организм взрослого человека поступает 0,3гр. холестерина.
2. У человека в среднем с массой 65-70кг за сутки синтезируется 3.5 -4,2гр. холестерина. Печень занимает главное место в синтезе холестерина (85%), холестерин синтезируется в кишечнике (10%) и коже (5%). Процесс биосинтеза многоступенчат:
Читайте также: Узи мягких тканей правой стопы
Образовавшийся в результате распада мембранных ЛИПИДОВ, а также излишки холестерина с помощью ЛПВП доставляется для окисления в печень, и в составе желчных кислот удаляется из организма с каловыми массами. При поражении печени и кишечника нарушается образование и транспорт ЛП крови. При поражении печени и желчевыводяицих путей нарушается образование и экскреция желчных кислот, участвующих в переваривании жиров пищи. В случае нарушения оттока желчи происходит насыщение её холестерином, что ведёт в этих условиях к застою и образованию холестериновых камней. Развивается ЖЕЛЧЕКАМЕННАЯ БОЛЕЗНЬ. В крови отмечается ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ.
52. Основные проявления патологии липидного обмена и возможные причины их возникновения на различных этапах обмена веществ. Образование кетоновых тел в тканях. Кетоацидоз. Биологическое значение кетоновых тел.
1 .На этапе поступления жиров с пищей:
A. Обильная жирная пища на фоне ГИПОДИНАМИИ приводит к развитию АЛИМЕНТАРНОГО ОЖИРЕНИЯ.
B. Недостаточное поступление жиров или их отсутствие приводит к ГИПО- и АВИТАМИНОЗАМ A, D, Е, К. Могут развиваться ДЕРМАТИТЫ, СКЛЕРОЗ сосудов. Также нарушается процесс синтеза ПРОСТАГЛАНДИНОВ.
C. Недостаточное поступление с пищей ЛИПОТРОПНЫХ(холин, серин, инозит, витамины В12, В6) веществ приводит к развитию жировой инфильтрации тканей.
A. При поражении печени и кишечника нарушается образование и транспорт ЛП крови.
B. При поражении печени и желчевыводяицих путей нарушается образование и экскреция желчных кислот, участвующих в переваривании жиров пищи. Развивается ЖКБ. В крови отмечается ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ.
C. Если поражается слизистая оболочка кишечника и нарушается выработка и поступление ферментов ПЖЖ, содержание жира в кале увеличивается. Если содержание жира будет превышать 50%, развивается СТЕАТОРЕЯ. Кал становится бесцветным.
D. Наиболее часто в последнее время среди населения встречается поражение бета -клеток ПЖЖ, что ведет к развитию сахарного диабета, который сопровождается интенсивным окислением в клетках белков и жиров. В крови у таких больных отмечается ГИПЕРКЕТОНЕМИЯ, ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ. Кетоновые тела и холестерин синтезируются из АЦЕТИЛ-КОА.
3.На этапе обмена холестерина наиболее частым заболеванием является АТЕРОСКЛЕРОЗ. Болезнь развивается тогда, когда между клетками тканей и ЛП крови растёт содержание АТЕРОГЕННЫХ ФРАКЦИЙ и понижается содержание ЛПВП, назначение которых удалять холестерин из клеток тканей в печень для последующего его окисления. Все ЛП за исключением ХИЛОМИКРОНОВ быстро метаболизируются. ЛПНП задерживаются в сосудистой стенке. Они содержат много ТРИГЛИЦЕРИДОВ и ХОЛЕСТЕРИНА. Они, фагоцитируясь, разрушаются ферментами ЛИЗОСОМ, за исключением холестерина. Он накапливается в клетке в большом количестве. Холестерин откладывается в межклеточном пространстве и инкапсулируется соединительной тканью. В сосудах образуются АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИЕ БЛЯШКИ.
Кетоновые тела (не более 0,1 г/л) — ацетон, ацетоуксусная кислота, бета -гидроксимасляная кислота. При дефиците углеводов в клетке жиры не могут полностью окисляться, и избыток ацетил-КоА компенсируется образованием кетоновых тел. Опасно в отношении КЕТОАЦИДОЗА.
Пути метаболизма глицерина
1. Глицерин может быть повторно использован для синтеза жира или других липидов.
2. Глицерин может вступить в обмен углеводов.
В любом случае в первую очередь происходит активация глицерина.
Она похожа на активацию углеводов.
Распад глицерина по пути к углеводам
Если глицерин распадается по пути к углеводам, то происходит дегидрирование.
Митохондриальная фосфоглицериндегидрогеназа содержит в качестве небелковой части ФАД, а цитоплазматическая — НАД. В митохондриях отщепляемый водород переносится по укороченной цепи митохондриального окисления, и образуется 2 молекулы АТФ (фосфоглицерин (ФГА) — субстрат укороченной цепи).
Читайте также: Ножницы для резки ткани зигзагом
Для фосфоглицеринового альдегида существует два варианта дальнейших превращений:
ФГА может окисляться в ГБФ-пути до СО2 и Н2О с образованием 21 молекулы АТФ.
ФГА может вступить в реакции гликонеогенеза с образованием углеводов — глюкозы или гликогена (смотрите тему «Метаболизм углеводов и его регуляция»).
Пути использования жирных кислот.
Жирные кислоты могут вступать в реакции только после активации. Активация жирных кислот принципиально отличается от активации углеводов.
Реакция начинается с переноса от АТФ не фосфата, а АМФ, с образованием промежуточного продукта — ациладенилата. Затем с участием HS-KoA отщепляется АМФ, и образуется активная форма любой жирной кислоты – АЦИЛ-КоА.
Образовавшийся АМФ не может превратиться в АТФ. Поэтому протекает еще одна реакция, и тоже – с затратой АТФ:
Как видно, распад 1 АТФ до АМФ энергетически равен распаду 2-х АТФ до 2-х АДФ. Поэтому затраты энергии на активацию жирной кислоты составляют 2 АТФ на одну молекулу жирной кислоты.
Для активной жирной кислоты, как и для глицерина, возможны два пути метаболических превращений:
1. Синтез жира или других липидов.
2. Катаболизм до Ацетил-КоА. Этот процесс называют БЕТА-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ.
Катаболизм жирных кислот
Активация ЖК происходит в цитоплазме, а бета-окисление — В МИТОХОНДРИЯХ.
Ацил-КоА не может проходить через мембрану митохондрий. Поэтому имеется специальный механизм транспорта ЖК из цитоплазмы в митохондрию при участии вещества «КАРНИТИН». Во внутренней мембране митохондрий есть специальный транспортный белок, обеспечивающий перенос. Благодаря этому ацилкарнитин легко проникает через мембрану митохондрий.
По строению цитоплазматическая и митохондриальная карнитинацилтрасферазы различны, отличаются они друг от друга и кинетическими характеристиками. Vmaxцитоплазматической ацилкарнитинтрансферазы ниже, чемVmaxмитохондриального фермента, а также нижеVmaxферментов-окисления. Поэтому цитоплазматическая ацилкарнитинтрансфераза является ключевым ферментом распада жирных кислот.
Если жирная кислота попадает в митохондрию, то она обязательно подвергнется катаболизму до ацетил-КоА.
Процесс -окисления является циклическим. За каждый оборот цикла от жирной кислоты отщепляется 2 углеродных атома в виде ацетильного остатка.
После этого укороченный на 2 углеродных атома ацил-КоА снова подвергается окислению (вступает в новый цикл реакций -окисления). Образующийся Ацетил-КоА может дальше вступить в цикл трикарбоновых кислот.
Нужно уметь рассчитывать энергетический выход при распаде жирных кислот. Представленная формула верна для любой насыщенной жирной кислоты, содержащей n углеродных атомов:
При распаде ненасыщенных жирных кислот образуется меньше АТФ. Каждая двойная связь в жирной кислоте — это потеря 2-х молекул АТФ.
-окисление наиболее интенсивно протекает в мышечной ткани, почках, печени.
В результате -окисления ЖК образуется Ацетил-КоА. Скорость окисления определяется скоростью процессов липолиза. Ускорение липолиза характерно для состояния углеводного голодания и интенсивной мышечной работы. Ускорение -окисления наблюдается во многих тканях, в том числе и в печени. В печени образуется больше Ацетил-КоА, чем ей требуется. Печень — «орган-альтруист» и поэтому печень отправляет глюкозу в другие ткани. Печень стремится направить в другие ткани и свой собственный Ацетил-КоА, но не может, так как для Ацетил-КоА клеточные мембраны непроницаемы. Поэтому в печени из Ацетил-КоА синтезируются специальные вещества, которые называются «КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА».
КЕТОНОВЫЕ ТЕЛА — ЭТО ОСОБАЯ ТРАНСПОРТНАЯ ФОРМА АЦЕТИЛ-КоА!
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом